[发明专利]柔性耐腐蚀高导热Sn-Li-Au锡锂合金

说明书

本发明公开了柔性耐腐蚀高导热Sn‑Li‑Au锡锂合金及其加工工艺。按照重量百分比，该合金的成分为：Li:1.2‑1.6wt.%,Au:1.5‑3.6wt.%,Sc:0.2‑0.4wt.%,Ge:0.2‑0.4wt.%，Si:0.2‑0.4wt.%,Sm:0.1‑0.2wt.%,余量为锡。该锡锂合金具有传统锡合金不具备的高导热和耐腐蚀性能，以及纯锡的柔软性,熔点在120‑140度。使得合金在发热量大，且需要器件轻量化的场合有了进一步的具体应用，便于工业化大规模应用。

技术领域

本发明涉及合金技术领域，具体地说，涉及一种锡锂合金。

背景技术

锡是一种银白色的金属，其熔点低、可塑性好、耐腐蚀、抗疲劳、无毒性。锡的强度和硬度不高，但具有适用的机械性能，因此在与铝、铜等组成合金后，其强度和硬度均大为提高，其抗蠕变性能也大幅度被提高。一般而言,锡合金具有如下的优点:1:) 锡基合金熔点低，熔液流动性好，制备技术比较简单，易熔焊、钎焊和塑性加工，强度硬度接近于低碳钢，耐压、耐磨性能比较好。2:)有良好的重熔性和重铸性，残废料便于回收和重熔反复利用，且性能变化不大。机械加工性好，容易得到光亮的表面。价格比低熔点合金便宜，原料供应方便。

锡合金被广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装，原子能及航天工业等。按照使用领域,锡合金主要可以分为: 1:) 锡焊料:，绝大部分锡焊料用于电子工业。由于焊接工艺的改进，焊料用量有所减少，但随着电子工业(包括计算机、电视和通讯系统)的迅速发展，锡用量仍在稳步增长。2:)耐腐蚀构件:锡合金化后不仅能增加强度，而且还可改善其承载能力和赋予良好的耐腐蚀性能。可用于制造电工弹簧和线材，制造在腐蚀性环境中使用的阀门等零件，制造浇铸件、锻压件或烧结件等。3:)轴承合金:由于锡合金具有表面滞留润滑油膜的性质和良好的耐磨性能，所以它是制造轴承的理想材料。4:)其它合金:锡器合金、易熔合金和印刷合金等。

人们不断追求合金成本，材料性能和加工性能的最佳组合的来满足日益提升的要求。目前，在欧美、日本等发达国家已经通过几十年的努力对锡合金材料进行了多方位的创新。我国所需要的高端锡合金也多从德国，瑞典等发达国家进口。开发具备特殊性能锡合金有两种方法，一种是加入合金元素通过固溶强化来强化基体，另一种是通过加入第二相强化相形成锡基复合材料。在锡合金中加入锂后，通过优化合金的成分和配比能使得锡合金的传热系数达到接近纯锡的传热系数。随着我国工业的快速发展，开发新型高导电性能的锡合金已成为必然。

锡锂合金具有很独特的性能：(1)质量轻。锂的加入让锡锂合金的密度比多数合金的密度都要低。且随着锂含量的增加，其密度还会进一步降低; (2) 强度高。锡锂合金有很高的强度，其强度不会因为锂含量的增加而发生明显变化，而且可以通过添加铜、镁、锌等元素进一步提高合金的强度; (3) 刚度高。锡锂合金拥有很高的刚度，抗变形能力强，其刚度随着锂含量的增加还会进一步提高; (4) 抗疲劳。锡锂合金抗疲劳性能优异，使用寿命长; (5) 良好的延展性。锡锂合金拥有良好的延展性能，可以有效降低锡锂合金的加工难度。

锡锂合金在熔炼过程中极易发生燃烧，甚至爆炸。这是因为锂的氧化物和氮化物的体积小于生成这些化合物所消耗的金属的体，因此其氧化物和氮化物不足以包覆金属表面。形成的氧化膜和氮化膜疏松多孔且很脆，氧可通过氧化膜和氮化膜的孔隙与合金熔体继续作用，释放出大量的热并导致锡锂熔体燃烧。因此，锡锂合金产业化的一个重要课题是如何阻止锡锂合金在大气环境下冶炼时的高温氧化燃烧。目前，常用的阻燃方法是熔剂保护法与气体保护法。这些方法存在铸件易产生熔剂夹杂、污染环境以及设备和工艺复杂等缺点。